संरचनात्मक अनुनाद को समझना

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परिभाषा: संरचनात्मक अनुनाद क्या है?

संरचनात्मक अनुनाद एक ऐसी स्थिति है जहाँ कंपन घूर्णन मशीनरी से आवृत्ति (जैसे 1× चलने की गति, 2× से मिसलिग्न्मेंट, या ब्लेड पासिंग आवृत्ति) एक से मेल खाता है प्राकृतिक आवृत्ति गैर-घूर्णन समर्थन संरचना का - जिसमें मशीन फ्रेम, बेसप्लेट शामिल हैं, कुरसी, नींव, या आस-पास की संरचनाओं में भी। जब यह आवृत्ति मिलान होता है, गूंज संरचनात्मक कंपन को उस स्तर तक बढ़ा देता है जो घूर्णन करने वाले घटकों को स्वयं अनुभव होता है।.

संरचनात्मक अनुनाद विशेष रूप से समस्याग्रस्त है क्योंकि यह एक संतुलित, उचित रूप से संरेखित मशीन में भी गंभीर कंपन समस्याओं का आभास करा सकता है। उच्च कंपन संरचना में होता है, जो आवश्यक रूप से रोटर की समस्याओं का संकेत नहीं देता, लेकिन संरचनात्मक गति रोटर के व्यवहार को प्रभावित कर सकती है और समय के साथ वास्तविक यांत्रिक क्षति का कारण बन सकती है।.

संरचनात्मक अनुनाद कैसे घटित होता है

अनुनाद तंत्र

1. उत्तेजना स्रोत: घूमती हुई मशीनरी आवधिक बल उत्पन्न करती है (से असंतुलित होना, मिसलिग्न्मेंट, आदि)
2. बल संचरण: ये बल बीयरिंग के माध्यम से समर्थन संरचना तक संचारित होते हैं
3. आवृत्ति मिलान: यदि उत्तेजना आवृत्ति ≈ संरचनात्मक प्राकृतिक आवृत्ति
4. ऊर्जा संचयन: संरचना कई चक्रों में ऊर्जा अवशोषित करती है
5. प्रवर्धन: कंपन का आयाम बढ़ता है, जो केवल संरचनात्मक द्वारा सीमित होता है भिगोना
6. प्रेक्षित प्रभाव: संरचना सामान्यतः उत्पन्न इनपुट बल की तुलना में 5-50 गुना अधिक आयाम पर कंपन करती है

विशिष्ट आवृत्ति श्रेणियाँ

• फाउंडेशन मोड: सामान्यतः विशिष्ट औद्योगिक नींव के लिए 5-30 हर्ट्ज
• बेसप्लेट मोड: आकार और निर्माण के आधार पर 20-100 हर्ट्ज
• पेडस्टल मोड: सामान्य बियरिंग सपोर्ट के लिए 30-200 हर्ट्ज
• फ़्रेम/कवर मोड: शीट मेटल पैनल और कवर के लिए 50-500 हर्ट्ज

सामान्य अनुनाद परिदृश्य

1X रनिंग स्पीड रेजोनेंस

• उदाहरण: मशीन 1800 RPM (30 Hz) पर चल रही है, आधारभूत प्राकृतिक आवृत्ति 28-32 Hz पर है
• लक्षण: अच्छे संतुलन के बावजूद बहुत अधिक कंपन
• प्रभाव: यहां तक कि छोटा सा अवशिष्ट असंतुलन भी बड़ी संरचनात्मक गति उत्पन्न करता है
• Solution: नींव की कठोरता बदलें, अवमंदन जोड़ें, या परिचालन गति बदलें

2X अनुनाद (मिसअलाइनमेंट आवृत्ति)

• मिसलिग्न्मेंट 2× आवृत्ति उत्तेजना उत्पन्न करता है
• यदि 2× संरचनात्मक मोड से मेल खाता है, तो प्रवर्धन होता है
• उच्च कंपन को गंभीर मिसलिग्न्मेंट के रूप में गलत निदान किया जा सकता है
• संरेखण सुधार मदद करता है लेकिन अनुनाद को समाप्त नहीं करता

ब्लेड/वेन पासिंग फ़्रीक्वेंसी अनुनाद

• पंखे, पंप, टर्बाइन ब्लेड पासिंग आवृत्ति उत्पन्न करते हैं (N × RPM, जहाँ N = ब्लेडों की संख्या)
• अक्सर 50-500 हर्ट्ज रेंज में
• इस आवृत्ति रेंज में संरचनात्मक मोड को उत्तेजित कर सकता है
• उच्च आवृत्ति की खड़खड़ाहट या भिनभिनाहट

नैदानिक पहचान

संरचनात्मक अनुनाद के लक्षण

• असमानुपातिक कंपन: संरचना कंपन असर कंपन की तुलना में बहुत अधिक है
• संकीर्ण गति सीमा: केवल विशिष्ट गति पर उच्च कंपन (±5-10%)
• दिशात्मक निर्भरता: एक दिशा में तीव्र, लंबवत दिशा में न्यूनतम (मोड आकार से मेल खाता हुआ)
• स्थान निर्भरता: संरचना की सतह पर कंपन बहुत भिन्न होता है (एंटीनोड बनाम नोड्स)
• न्यूनतम असर प्रभाव: बियरिंग्स और रोटर स्वीकार्य कंपन दिखा सकते हैं जबकि संरचना गंभीर है

नैदानिक परीक्षण

1. प्रभाव परीक्षण (बम्प टेस्ट)

• संरचना पर हथौड़े से प्रहार करें, प्रतिक्रिया मापें
• सभी संरचनात्मक प्राकृतिक आवृत्तियों की पहचान करता है
• मशीन ऑपरेटिंग आवृत्तियों से तुलना करें
• संरचनात्मक अनुनाद के लिए सबसे निर्णायक परीक्षण

2. माप स्थान तुलना

• बेयरिंग हाउसिंग पर कंपन को मापें (स्रोत के निकट)
• पेडस्टल बेस, बेसप्लेट, नींव पर माप
• यदि संरचनात्मक कंपन >> असर कंपन, संरचनात्मक अनुनाद को इंगित करता है
• संचरणशीलता > 2-3 अनुनाद प्रवर्धन का सुझाव देता है

3. ऑपरेटिंग डिफ्लेक्शन शेप (ODS)

• संरचना पर एक साथ कई बिंदुओं पर कंपन को मापें
• संरचनात्मक गति का एनिमेटेड विज़ुअलाइज़ेशन बनाएँ
• यह बताता है कि कौन सा संरचनात्मक मोड सक्रिय है
• नोड्स और एंटीनोड्स की पहचान करता है

समाधान और शमन

आवृत्ति पृथक्करण

ऑपरेटिंग गति बदलें

• यदि परिवर्तनशील गति वाले उपकरण, अनुनाद से दूर संचालित हों
• गति समायोजित करने के लिए मोटर शीव का आकार बदलें
• गैर-अनुनाद गति का चयन करने के लिए VFD का उपयोग करें
• यदि गति प्रक्रिया आवश्यकताओं द्वारा निर्धारित की जाती है तो यह व्यावहारिक नहीं हो सकता है

संरचनात्मक प्राकृतिक आवृत्ति को संशोधित करें

• द्रव्यमान जोड़ें: प्राकृतिक आवृत्ति को कम करता है (f ∝ 1/√m)
• कठोरता जोड़ें: प्राकृतिक आवृत्ति बढ़ाता है (f ∝ √k)
• सामग्री हटाएँ: कुछ मामलों में, द्रव्यमान कम करने से अनुनाद में बदलाव आ सकता है
• संरचनात्मक संशोधन: ब्रेसिंग, गसेट्स या सुदृढीकरण जोड़ें

अवमंदन जोड़

विवश परत अवमंदन

• संरचना से जुड़ी विस्कोइलास्टिक अवमंदन सामग्री
• शीट मेटल पैनल और फ्रेम के लिए प्रभावी
• अनुनाद शिखर आयाम को कम करता है
• व्यावसायिक रूप से उपलब्ध अवमंदन उपचार

ट्यून्ड मास डैम्पर्स

• समस्याग्रस्त आवृत्ति पर ट्यून किए गए द्वितीयक द्रव्यमान-स्प्रिंग सिस्टम को जोड़ें
• ऊर्जा अवशोषित करता है, मुख्य संरचना कंपन को कम करता है
• प्रभावी लेकिन सावधानीपूर्वक डिजाइन और ट्यूनिंग की आवश्यकता है

संरचनात्मक अवमंदन सामग्री

• रणनीतिक स्थानों पर रबर पैड या आइसोलेटर
• सतहों पर लगाए जाने वाले अवमंदन यौगिक
• जोड़ों पर घर्षण अवरोधक

एकांत

• मशीन और नींव के बीच कंपन विभाजक स्थापित करें
• मशीन कंपन को संरचना से अलग करता है
• प्रभावी यदि आइसोलेटर प्राकृतिक आवृत्ति < 0.5× उत्तेजना आवृत्ति
• नई अनुनाद समस्याओं से बचने के लिए सावधानीपूर्वक डिज़ाइन की आवश्यकता होती है

उत्तेजना कम करें

• सुधार गुणवत्ता संतुलन 1× उत्तेजना को कम करने के लिए
• 2× उत्तेजना को कम करने के लिए सटीक संरेखण
• बल आयामों को कम करके यांत्रिक समस्याओं को ठीक करें
• लक्षण कम करता है लेकिन अनुनाद क्षमता को समाप्त नहीं करता

डिजाइन में रोकथाम

नींव डिजाइन मानदंड

• आधार प्राकृतिक आवृत्ति > 2× अधिकतम प्रचालन आवृत्ति (ऊपर अनुनाद से बचें)
• या < 0.5× न्यूनतम परिचालन आवृत्ति (पृथक नींव)
• जहाँ अनुनाद की संभावना हो, वहाँ 0.5-2.0 रेंज से बचें
• डिज़ाइन चरण में गतिशील विश्लेषण शामिल करें

संरचनात्मक डिजाइन

• बल आवृत्तियों के सापेक्ष पर्याप्त कठोरता के लिए डिज़ाइन
• प्रतिध्वनि से ग्रस्त हल्के भार वाली संरचनाओं से बचें
• आवृत्ति बढ़ाने के लिए रिबिंग और गसेट का उपयोग करें
• अंतर्निहित अवमंदन (मिश्रित सामग्री, घर्षण वाले जोड़) जोड़ने पर विचार करें

संरचनात्मक अनुनाद, प्रवर्धन प्रभावों के माध्यम से छोटे कंपन स्रोतों को बड़ी समस्याओं में बदल सकता है। प्रभाव परीक्षण और परिचालन मापन के माध्यम से संरचनात्मक अनुनादों की पहचान, उचित शमन रणनीतियों के साथ, उन प्रतिष्ठानों में स्वीकार्य कंपन स्तर प्राप्त करने के लिए आवश्यक है जहाँ संरचनात्मक गतिशीलता समग्र मशीन कंपन व्यवहार को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है।.

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